一種高回收率、耐污染的反滲透膜水處理方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種高回收率、耐污染的反滲透膜水處理方法。其步驟如下：1）去除待處理污水水體的硬度，水體硬度以碳酸鈣計(jì)小于200ppm；2）澄清過(guò)濾，待處理污水的濁度小于1，SDI小于2；3）按一定規(guī)律連續(xù)調(diào)解進(jìn)水PH后進(jìn)入反滲透操作單元；4）連續(xù)運(yùn)行反滲透，得到比較干凈的脫鹽的產(chǎn)水和濃縮液。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明通過(guò)PH的周期性變化，令水體中的細(xì)菌等微生物幾乎無(wú)法生存，可以大大減輕細(xì)菌及其分泌物的污染。由于避免了反滲透膜的污染，所以回收率可以大大增加，對(duì)于一般中水回用，兩級(jí)反滲透共同處理，回收率可以達(dá)到95%以上。本發(fā)明克服了反滲透膜水處理技術(shù)中的薄弱環(huán)節(jié)，使反滲透膜能夠高效、低成本的連續(xù)運(yùn)行。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種高回收率、耐污染的反滲透膜水處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種反滲透膜(RO)處理受一定污染的水體的方法，尤其是涉及一種高回收率、耐污染的反滲透膜的水處理方法。該水處理方法在處理受一定污染的水體時(shí)，能有効防止反滲透膜受污染，并能夠高效率，低成本連續(xù)運(yùn)行，能以最大限度得到干凈的水。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，反滲透膜水處理技術(shù)，可以去除水中的細(xì)菌、病毒、膠體、有機(jī)物和98%以上的溶解性鹽類(lèi)、分子量大于100的化合物，膠體等物質(zhì)，得到比較純凈的水。經(jīng)過(guò)近40年的發(fā)展，反滲透已經(jīng)成為水中脫鹽及制造純水的最主要技術(shù)裝備.近10年來(lái)，由于工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，淡水已經(jīng)成為稀缺資源，利用中水制取凈水成為重要的淡水來(lái)源
之一 O
[0003]雖然很多中水中的污染物比較簡(jiǎn)單，例如只有C0D，或只有過(guò)多一價(jià)鹽，或只有懸浮物，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的處理就可以比較干凈，從而得到可以回用的干凈的水，與其對(duì)應(yīng)的處理技術(shù)有MBR等生化處理技術(shù)、一般脫鹽技術(shù)、超濾等過(guò)濾技術(shù)。然而更多的廢水中的污染物比較復(fù)雜，其中可能含有過(guò)多的鹽份，過(guò)多的硬度，重金屬，各種有機(jī)物(表現(xiàn)為C0D)，大量懸浮物，硅類(lèi)，硼類(lèi)，鋇類(lèi)，鍶類(lèi)等雜質(zhì)，常見(jiàn)的水處理技術(shù)將很難處理該類(lèi)中水，或只能得到很少的一部分干凈的水，使水的利用率大大降低，并不能有效降低排污量。
[0004]典型的中水，水中的COD小于200ppm，常見(jiàn)在30-80ppm ;鹽份小于5000ppm，常見(jiàn)在1000-3000ppm ;硬度小于1500ppm，常見(jiàn)在200_800ppm ;硅硼一般小于150ppm，更多的在20-50ppm,重金屬鋇銀等含量小于50ppm,更多的在l-10ppm。反滲透技術(shù)經(jīng)常被采用來(lái)處理該類(lèi)中水，尤其在中國(guó)北方，基于中水回用的反滲透系統(tǒng)超過(guò)100套。然而本發(fā)明人在調(diào)查其中部分運(yùn)行的系統(tǒng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)每套系統(tǒng)都有或多或少的不足之處，這些不足之處包括回用率低(一般小于70%)，反滲透膜清洗頻繁，受污染嚴(yán)重，壽命短。在所見(jiàn)的系統(tǒng)中有兩套裝置由于過(guò)多的污染，幾乎無(wú)法運(yùn)行。
[0005]降低回收率是非常有效的降低反滲透膜污染的方法，這點(diǎn)非常容易理解，因?yàn)樵诨厥章式档鸵院?，反滲透濃水部分的污染物的濃度將相對(duì)低一些，污染膜的情況也會(huì)相對(duì)低一些。不過(guò)，該方法和高效率回用廢水的出發(fā)點(diǎn)相違背，不能夠采取。
[0006]比較簡(jiǎn)單的降低膜污染的方法是增加阻垢劑或調(diào)酸運(yùn)行，來(lái)控制反滲透膜的結(jié)垢性污染并降低硅類(lèi)污染，然而卻無(wú)法阻止細(xì)菌性污染，COD污染，其回用率比較低(小于75%)并且需要頻繁的化學(xué)清洗來(lái)去掉膜上的其他部分結(jié)垢污染，細(xì)菌污染，硅類(lèi)污染，COD吸附污染等。頻繁的清洗同時(shí)還帶來(lái)有效的運(yùn)行周期短，膜效率降低，壽命變短。
[0007]中國(guó)專(zhuān)利ZL 97197289.3中，發(fā)明人公開(kāi)了一種可以提高反滲透膜運(yùn)行效率和減少污染的方法，并得到一定程度的推廣，然而該技術(shù)有三個(gè)基本預(yù)處理要求，即硬度要求為零，堿度要求小于0.5PPM，最好是零，溶解性C02要求小于05PPM，最好是零。這些要求，使得預(yù)處理變得非常復(fù)雜，并且該技術(shù)要求PH最好在10以上運(yùn)行，這也大大降低了反滲透膜的運(yùn)行壽命。該技術(shù)的另外一個(gè)不足是長(zhǎng)期在高PH運(yùn)行，一些在高PH可能會(huì)析出的有機(jī)物會(huì)不斷濃縮并污染反滲透，這些物質(zhì)包含大部分有機(jī)叔氨類(lèi)，酮類(lèi)有機(jī)物質(zhì)。
[0008]該技術(shù)調(diào)整PH到10以上的主要有兩個(gè)目的，一是在高PH時(shí)，硅硼類(lèi)物質(zhì)可以有效溶解，從而避免了其對(duì)反滲透膜的污染。另外一個(gè)目的是高PH時(shí)，水中部分有機(jī)物會(huì)被離子化而溶解度大大增加，減輕了該類(lèi)COD對(duì)反滲透膜的污染。這些有機(jī)物主要是有機(jī)酸類(lèi)物質(zhì)，例如腐殖酸。然而，對(duì)于酮類(lèi)，叔胺類(lèi)有機(jī)物，并不能在高PH下被離子化，反而溶解度會(huì)減少，所以對(duì)于該類(lèi)物質(zhì)，低PH確可以有效的增加其在水中的溶解度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足之處而提供一種高回收率、耐污染的反滲透膜水處理方法。該方法能夠適合處理含COD小于200ppm，硬度小于3000ppm，重金屬小于50ppm,鹽分小于40000ppm的中水,并得到干凈的產(chǎn)水及鹽分超過(guò)60000ppm的濃水。
[0010]本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案于以實(shí)現(xiàn):一種高回收率、耐污染的反滲透膜水處理方法，其特征在于，步驟如下:
步驟一、去除待處理污水水體的硬度，采用化學(xué)軟化法，使得水體硬度以碳酸鈣計(jì)小于400ppm ；
步驟二、澄清過(guò)濾，澄清采用平流沉淀池澄清過(guò)濾，澄清時(shí)加混凝劑以增加沉淀速度，過(guò)濾可以采用沙濾器，連續(xù)微濾，或連續(xù)超濾中的一種或兩種串聯(lián)，過(guò)濾后，待處理污水的濁度小于1，SDI小于2 ；
步驟三、按一定規(guī)律連續(xù)調(diào)解進(jìn)水PH后進(jìn)入反滲透操作單元，所述連續(xù)調(diào)解進(jìn)水PH指連續(xù)控制反滲透濃水的PH，PH在2.5-11范圍內(nèi)變化，所述按一定規(guī)律為PH相對(duì)于時(shí)間的變化規(guī)律，變化為在一個(gè) 時(shí)間周期內(nèi)，PH由開(kāi)始最低值增加到最高值，再由最高值降低到開(kāi)始時(shí)最低值；
步驟四，連續(xù)運(yùn)行反滲透，得到比較干凈的脫鹽的產(chǎn)水和濃縮液，所述產(chǎn)水的PH為中性，或弱酸性、或弱堿性，所述濃縮液含有濃縮的鹽和原水中含有的其他雜質(zhì)。
[0011]所述步驟一中的水體硬度以碳酸鈣計(jì)小于200ppm。
[0012]所述步驟二中的混凝劑為鐵鹽類(lèi)的聚合硫酸鐵.所述步驟二中的混凝劑為高分子類(lèi)的PAM。
[0013]所述步驟三中的進(jìn)水PH在4-10.5范圍內(nèi)變化。
[0014]所述步驟三中的進(jìn)水PH相對(duì)于時(shí)間的變化規(guī)律的曲線為正弦波，或折線，或階梯線。
[0015]所述步驟三中的一個(gè)時(shí)間周期為0-24小時(shí)。
[0016]所述步驟三中的一個(gè)時(shí)間周期為2- 4小時(shí)。
[0017]本發(fā)明的積極效果是:本發(fā)明提出的一種高回收率、耐污染的反滲透膜水處理方法，具有如下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明通過(guò)PH的周期性變化，令水體中的細(xì)菌等微生物幾乎無(wú)法生存，可以大大減輕細(xì)菌及其分泌物的污染。由于避免了反滲透膜的污染，所以回收率可以大大增加，對(duì)于一般中水回用，兩級(jí)反滲透共同處理，回收率可以達(dá)到95%以上。本發(fā)明克服了反滲透膜水處理技術(shù)中的薄弱環(huán)節(jié)，使反滲透膜能夠高效、低成本的連續(xù)運(yùn)行，以最大限度得到干凈的水，取得了顯著的進(jìn)步。[0018]【具體實(shí)施方式】:
下面對(duì)【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)說(shuō)明:一種高回收率、耐污染的反滲透膜水處理方法，步驟如下:
步驟一、去除待處理污水的硬度，采用化學(xué)軟化法，使得水體硬度以碳酸鈣計(jì)小于400ppm,優(yōu)選小于200ppm。對(duì)于硬度小于上述目標(biāo)值的水體，也擬采用化學(xué)軟化法處理，因?yàn)樵摲椒ㄟ€可以去水體中可能存在的過(guò)多的硅，磷酸根，重金屬，鋇，鍶。
[0019]步驟二、澄清過(guò)濾，澄清采用平流沉淀池澄清過(guò)濾，因?yàn)槠搅鞒恋沓乇容^容易處理化學(xué)軟化法的污泥和可能的結(jié)垢。也可以采用其他的澄清方法。澄清時(shí)加混凝劑以增加沉淀速度，混凝劑優(yōu)選鐵鹽類(lèi)的聚合硫酸鐵、或高分子類(lèi)的PAM。過(guò)濾可以采用沙濾器，連續(xù)微濾，或連續(xù)超濾中的一種或兩種串聯(lián)，過(guò)濾后，待處理污水的濁度小于1，SDI小于2。
[0020]步驟三、按一定規(guī)律連續(xù)調(diào)解進(jìn)水PH后進(jìn)入反滲透操作單元，所述連續(xù)調(diào)解進(jìn)水PH指連續(xù)控制反滲透濃水的PH，PH在2.5-11范圍內(nèi)變化，優(yōu)選的范圍為PH在4-10.5范圍內(nèi)變化。所述按一定規(guī)律為連續(xù)調(diào)解進(jìn)水的PH相對(duì)于時(shí)間的變化規(guī)律，變化規(guī)律的曲線為正弦波，或折線，或階梯線。在實(shí)際操作中，若要求出水和濃水中PH變化更平滑，那末要求反滲透濃水的PH平滑過(guò)渡，則變化規(guī)律的曲線為正弦波，若中水中硬度不高，而COD比較高時(shí)，例如超過(guò)IOOppm,則曲線為用折線，在正常情況下反滲透濃水的PH變化規(guī)律的曲線為階梯線，采用階梯線，控制相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)。變化規(guī)律為在一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)，PH由開(kāi)始最低值增加到最高值，再由最高值降低到開(kāi)始時(shí)最低值。一個(gè)時(shí)間周期為0-24小時(shí)范圍內(nèi)選擇，優(yōu)選為2- 4小時(shí)。
[0021]當(dāng)進(jìn)水的PH在酸性PH周期中，鈣鎂等結(jié)垢不會(huì)產(chǎn)生，而硅，硼在酸性條件下可能結(jié)垢的物質(zhì)，由于沒(méi) 有足夠的成核時(shí)間，無(wú)法形成有效垢，并且即使形成的微量垢，也會(huì)在堿性周期中被溶解而去除。同時(shí)在酸性周期中，一些在氫離子作用下可以離子化的有機(jī)物可以有效溶解，大大防止了該類(lèi)有機(jī)物對(duì)反滲透膜的污染。當(dāng)進(jìn)水的PH在堿性周期中，硅硼等物質(zhì)的溶解度大大增加，不會(huì)有垢的產(chǎn)生；鈣鎂鍶鋇等結(jié)垢物質(zhì)由于時(shí)間比較短，沒(méi)有足夠的成核時(shí)間，無(wú)法形成致密的垢，微量疏松的垢在酸性周期中則被有效去除。同時(shí)在堿性周期中，一些在氫氧根離子作用下可以離子化的有機(jī)物可以有效溶解，大大防止了該類(lèi)有機(jī)物對(duì)反滲透膜的污染。這樣經(jīng)過(guò)進(jìn)水的PH周期性變化，水體中的細(xì)菌等微生物幾乎無(wú)法生存，可以大大減輕細(xì)菌及其分泌物的污染。通常微生物污染在一般的反滲透操作中，是非常嚴(yán)重的一件事情。
[0022]步驟四，連續(xù)運(yùn)行反滲透，得到比較干凈的脫鹽的產(chǎn)水和濃縮液，所述產(chǎn)水的PH為中性，或弱酸性、或弱堿性，這主要決定于再調(diào)整PH值時(shí)所加的酸量。產(chǎn)水的含鹽量可以通過(guò)原水中的鹽量和反滲透的脫鹽率方便的計(jì)算到。所述濃縮液含有濃縮的鹽和原水中含有的其他雜質(zhì)。反滲透運(yùn)行的壓力和通量可以通過(guò)通用反滲透運(yùn)行軟件計(jì)算，也可以在實(shí)際運(yùn)行中尋找。
[0023]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述:
實(shí)施例一
某煤化工廠綜合廢水是由循環(huán)水排污水，經(jīng)生化處理的煤氣洗滌水共同組成，其中COD在50ppm左右，總硅在50ppm左右，總硬在800ppm左右，電導(dǎo)在3000us左右。該廢水首先經(jīng)過(guò)化學(xué)軟化，澄清，總硬度為120 ppm，再經(jīng)過(guò)砂濾和連續(xù)超濾過(guò)濾，出水濁度為0.1NTU, SDI為2，該水再經(jīng)過(guò)自動(dòng)加酸調(diào)節(jié)系統(tǒng)，進(jìn)入第一級(jí)RO處理，濃水PH控制周期為2小時(shí)，2小時(shí)周期內(nèi)PH-時(shí)間曲線為階梯曲線，其中在PH=5經(jīng)歷30分鐘，PH=6經(jīng)歷30分鐘，PH=9經(jīng)歷30分鐘，PH=I0.5經(jīng)歷30分鐘。該反滲透系統(tǒng)產(chǎn)水率為83%，產(chǎn)水電導(dǎo)在80us左右，產(chǎn)水COD為5左右。連續(xù)運(yùn)行2個(gè)月，沒(méi)有任何反滲透膜污染的情況發(fā)生。而用傳統(tǒng)的運(yùn)行模式，在化學(xué)軟化后調(diào)整PH在6.5-6.8左右運(yùn)行，同時(shí)增加阻垢劑，殺菌劑，還原劑，等多種作用下，系統(tǒng)運(yùn)行I個(gè)月即發(fā)現(xiàn)明顯污染，經(jīng)過(guò)化學(xué)清洗后得到恢復(fù)，化學(xué)清洗分析發(fā)現(xiàn)，污染物主要是有機(jī)物和細(xì)菌污染。
[0024]實(shí)施例二
實(shí)施例一產(chǎn)生的濃水匯集在濃水箱中，微微渾濁，PH在8左右，經(jīng)過(guò)砂濾過(guò)濾后，再用燒堿將其PH調(diào)到10.5，發(fā)現(xiàn)有少量絮凝體出現(xiàn)，經(jīng)過(guò)超濾過(guò)濾后，測(cè)定各指標(biāo)分別為:COD在200ppm左右，總硬在200ppm左右，電導(dǎo)在15000us左右，總硅在120ppm左右，PH為10.5左右。該水再經(jīng)過(guò)自動(dòng)加酸調(diào)節(jié)系統(tǒng)，進(jìn)入第二級(jí)RO處理，濃水PH控制周期為2小時(shí)，2小時(shí)周期內(nèi)P H-時(shí)間曲線為階梯曲線，其中在PH=5經(jīng)歷40分鐘，PH=6經(jīng)歷20分鐘，PH=9經(jīng)歷20分鐘，PH=I0.5經(jīng)歷40分鐘。該反滲透系統(tǒng)產(chǎn)水率為70%，產(chǎn)水電導(dǎo)在900us左右，產(chǎn)水COD為10左右。連續(xù)運(yùn)行2個(gè)月，沒(méi)有任何反滲透膜污染的情況發(fā)生。而用傳統(tǒng)的運(yùn)行模式，在化學(xué)軟化后調(diào)整PH在6.5-6.8左右運(yùn)行，同時(shí)增加阻垢劑，殺菌劑，還原劑，等多種作用下，系統(tǒng)運(yùn)行2周即發(fā)現(xiàn)明顯污染，經(jīng)過(guò)化學(xué)清洗無(wú)法全部恢復(fù)，化學(xué)清洗分析發(fā)現(xiàn)，污染物主要是有機(jī)物，硅污染和細(xì)菌污染。
[0025]實(shí)施例三:
某煉油化工廠綜合廢水是由循環(huán)水排污水，經(jīng)生化處理的生活污水共同組成，其中COD在30ppm左右，總硅在50ppm左右，總硬在500ppm左右，電導(dǎo)在2800us左右。該廢水首先經(jīng)過(guò)化學(xué)軟化，澄清，總硬度為110 ppm，再經(jīng)過(guò)砂濾和連續(xù)超濾過(guò)濾，出水濁度為
0.1NTU, SDI為2，該水再經(jīng)過(guò)自動(dòng)加酸調(diào)節(jié)系統(tǒng)，進(jìn)入第一級(jí)RO處理，濃水PH控制周期為4小時(shí)，4小時(shí)周期內(nèi)PH-時(shí)間曲線為正弦曲線，其中谷底為PH=5，谷峰為PH=Il,中值為PH=8.該反滲透系統(tǒng)產(chǎn)水率為85%，產(chǎn)水電導(dǎo)在60us左右，產(chǎn)水COD為5左右。連續(xù)運(yùn)行2個(gè)月，沒(méi)有任何反滲透膜污染的情況發(fā)生。而用傳統(tǒng)的運(yùn)行模式，在化學(xué)軟化后調(diào)整PH在6.5-6.8左右運(yùn)行，同時(shí)增加阻垢劑，殺菌劑，還原劑，等多種作用下，系統(tǒng)運(yùn)行I個(gè)月即發(fā)現(xiàn)明顯污染，經(jīng)過(guò)化學(xué)清洗后得到回復(fù)，化學(xué)清洗分析發(fā)現(xiàn)，污染物主要是有機(jī)物和細(xì)菌污染。
[0026]上面實(shí)施例描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，實(shí)施例給出的結(jié)構(gòu)并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域內(nèi)熟練的技術(shù)人員可依據(jù)實(shí)示需要做出調(diào)整，在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改均在保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高回收率、耐污染的反滲透膜水處理方法，其特征在于，步驟如下: 步驟一、去除待處理污水水體的硬度，采用化學(xué)軟化法，使得水體硬度以碳酸鈣計(jì)小于400ppm ； 步驟二、澄清過(guò)濾，澄清采用平流沉淀池澄清過(guò)濾，澄清時(shí)加混凝劑以增加沉淀速度，過(guò)濾可以采用沙濾器，連續(xù)微濾，或連續(xù)超濾中的一種或兩種串聯(lián)，過(guò)濾后，待處理污水的濁度小于1，SDI小于2 ; 步驟三、按一定規(guī)律連續(xù)調(diào)解進(jìn)水PH后進(jìn)入反滲透操作單元，所述連續(xù)調(diào)解進(jìn)水PH指連續(xù)控制反滲透濃水的PH，PH在2.5-11范圍內(nèi)變化，所述按一定規(guī)律為PH相對(duì)于時(shí)間的變化規(guī)律，變化為在一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)，PH由開(kāi)始最低值增加到最高值，再由最高值降低到開(kāi)始時(shí)最低值； 步驟四，連續(xù)運(yùn)行反滲透，得到比較干凈的脫鹽的產(chǎn)水和濃縮液，所述產(chǎn)水的PH為中性，或弱酸性、或弱堿性，所述濃縮液含有濃縮的鹽和原水中含有的其他雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高回收率、耐污染的反滲透膜水處理方法，其特征在于，所述步驟一中的水體硬度以碳酸鈣計(jì)小于200ppm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高回收率、耐污染的反滲透膜水處理方法，其特征在于，所述步驟二中的混凝劑為鐵鹽類(lèi)的聚合硫酸鐵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高回收率、耐污染的反滲透膜水處理方法，其特征在于，所述步驟二中的混凝劑為高分子類(lèi)的PAM。
5.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的高回收率、耐污染的反滲透膜水處理方法，其特征在于，所述步驟三中的進(jìn)水PH在4-10.5范圍內(nèi)變化。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高回收率、耐污染的反滲透膜水處理方法，其特征在于，所述步驟三中的進(jìn)水PH相對(duì)于時(shí)間的變化規(guī)律的曲線為正弦波，或折線，或階梯線。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高回收率、耐污染的反滲透膜水處理方法，其特征在于，所述步驟三中的一個(gè)時(shí)間周期為0-24小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高回收率、耐污染的反滲透膜水處理方法，其特征在于，所述步驟三中的一個(gè)時(shí)間周期為2- 4小時(shí)。
【文檔編號(hào)】C02F9/04GK103848514SQ201210495713
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月29日
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